JPH11346022A - 偏波変調半導体レーザの駆動方法、駆動装置と光通信方法 - Google Patents
偏波変調半導体レーザの駆動方法、駆動装置と光通信方法Info
- Publication number
- JPH11346022A JPH11346022A JP10165999A JP16599998A JPH11346022A JP H11346022 A JPH11346022 A JP H11346022A JP 10165999 A JP10165999 A JP 10165999A JP 16599998 A JP16599998 A JP 16599998A JP H11346022 A JPH11346022 A JP H11346022A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polarization
- semiconductor laser
- signal
- modulation
- wavelength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】偏波変調にともなう波長シフトを抑えて変調時
のスペクトル線幅を低減した偏波変調半導体レーザの駆
動方法である。 【解決手段】2つ以上の複数の電極208、209を有
する偏波変調レーザ108を、偏波面の異なる2つの偏
波モード間でスイッチさせて駆動する。複数の電極の内
の一部の電極208に主たる変調信号電流Im+△Imを
注入すると同時に、残りの電極のうちの少なくとも一部
の電極209に、主たる変調信号に対して反転あるいは
非反転の副たる変調電流Is+△Isを注入する。
のスペクトル線幅を低減した偏波変調半導体レーザの駆
動方法である。 【解決手段】2つ以上の複数の電極208、209を有
する偏波変調レーザ108を、偏波面の異なる2つの偏
波モード間でスイッチさせて駆動する。複数の電極の内
の一部の電極208に主たる変調信号電流Im+△Imを
注入すると同時に、残りの電極のうちの少なくとも一部
の電極209に、主たる変調信号に対して反転あるいは
非反転の副たる変調電流Is+△Isを注入する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、出力光の偏波状態
を切り替えることのできる偏波変調半導体レーザの高密
度波長多重伝送などに適した駆動方法、駆動装置等に関
する。
を切り替えることのできる偏波変調半導体レーザの高密
度波長多重伝送などに適した駆動方法、駆動装置等に関
する。
【0002】
【従来の技術】偏波スイッチング可能な動的単一モード
(Dynamic Single Mode)半導体レ
ーザとして、特開平7−162088号公報に、小振幅
のデジタル信号を注入電流に重畳した変調電流の注入で
デジタル偏波変調をする素子構造が提案されている。
(Dynamic Single Mode)半導体レ
ーザとして、特開平7−162088号公報に、小振幅
のデジタル信号を注入電流に重畳した変調電流の注入で
デジタル偏波変調をする素子構造が提案されている。
【0003】これは、回折格子からなる分布反射器を半
導体レーザ共振器の内部に導入し、その波長選択性を利
用する構造の分布帰還型(DFB)レーザを用いたもの
であった。発振波長近傍の波長のTEモード、TMモー
ドの両方の光に対して、発振しきい値程度の電流注入下
での利得をおおよそ同程度のものとするために、このD
FBレーザでは、活性層の量子井戸に歪を導入したり、
あるいはブラッグ波長(TEモードに対するもの)を利
得スペクトルのピークよりも短波長側に設定している
(TMモードに対するブラッグ波長、利得スペクトルの
ピークはTEモードに対するブラッグ波長、利得スペク
トルのピークより若干短波長側にあるので、この様に設
定すると両モードに対する利得をおおよそ同程度とでき
る)。DFBレーザは、複数の電極を持つ構成とし、こ
れらの複数の電極に対して不均一に電流注入を行うもの
であった。そして、このDFBレーザでは、不均一注入
によって共振器の等価屈折率を不均一に変化させること
で、TEモードとTMモードのうちで、位相整合条件を
満たして最低のしきい値利得となる波長と偏波モードで
発振する構成になっている。ここで、不均一注入のバラ
ンスをわずかに変えることで両モード間の位相条件の競
合関係が変化して、発振波長と偏波モードを変えること
ができる。
導体レーザ共振器の内部に導入し、その波長選択性を利
用する構造の分布帰還型(DFB)レーザを用いたもの
であった。発振波長近傍の波長のTEモード、TMモー
ドの両方の光に対して、発振しきい値程度の電流注入下
での利得をおおよそ同程度のものとするために、このD
FBレーザでは、活性層の量子井戸に歪を導入したり、
あるいはブラッグ波長(TEモードに対するもの)を利
得スペクトルのピークよりも短波長側に設定している
(TMモードに対するブラッグ波長、利得スペクトルの
ピークはTEモードに対するブラッグ波長、利得スペク
トルのピークより若干短波長側にあるので、この様に設
定すると両モードに対する利得をおおよそ同程度とでき
る)。DFBレーザは、複数の電極を持つ構成とし、こ
れらの複数の電極に対して不均一に電流注入を行うもの
であった。そして、このDFBレーザでは、不均一注入
によって共振器の等価屈折率を不均一に変化させること
で、TEモードとTMモードのうちで、位相整合条件を
満たして最低のしきい値利得となる波長と偏波モードで
発振する構成になっている。ここで、不均一注入のバラ
ンスをわずかに変えることで両モード間の位相条件の競
合関係が変化して、発振波長と偏波モードを変えること
ができる。
【0004】
【発明が解決しようとしている課題】上記偏波変調レー
ザを微小な振幅のデジタル信号で変調した時の光スペク
トルを図11に示す。振幅2mA、300Mb/sの変
調信号を印加したときのTM光出力(偏波変調させてお
いて偏光子などでTM光を選択する)の外部レーザとの
ヘテロダインビートスペクトルが実線で示してある。比
較のために、同一の素子で変調信号のバイアス点をずら
して動作を偏波スイッチングポイントから外し同一モー
ドのFSK(周波数シフトキーイング)変調状態とした
ときのスペクトルを破線で示している。FSKスペクト
ルの短波長側のピークp1が対応する偏波スイッチング
時のスペクトルの部分p2では10dB以上抑圧されて
いることが分かる。しかし、この短波長側のピークp2
を避けて波長多重を行うためには、チャネル間の波長間
隔を広げる必要があり、波長の利用効率を低下させるも
のである。
ザを微小な振幅のデジタル信号で変調した時の光スペク
トルを図11に示す。振幅2mA、300Mb/sの変
調信号を印加したときのTM光出力(偏波変調させてお
いて偏光子などでTM光を選択する)の外部レーザとの
ヘテロダインビートスペクトルが実線で示してある。比
較のために、同一の素子で変調信号のバイアス点をずら
して動作を偏波スイッチングポイントから外し同一モー
ドのFSK(周波数シフトキーイング)変調状態とした
ときのスペクトルを破線で示している。FSKスペクト
ルの短波長側のピークp1が対応する偏波スイッチング
時のスペクトルの部分p2では10dB以上抑圧されて
いることが分かる。しかし、この短波長側のピークp2
を避けて波長多重を行うためには、チャネル間の波長間
隔を広げる必要があり、波長の利用効率を低下させるも
のである。
【0005】従って、本発明の目的は、偏波変調にとも
なう波長シフトを抑えて変調時のスペクトル線幅を低減
する偏波変調レーザの駆動方法、駆動装置等を提供する
ことである。
なう波長シフトを抑えて変調時のスペクトル線幅を低減
する偏波変調レーザの駆動方法、駆動装置等を提供する
ことである。
【0006】
【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するための本発明の偏波変調半導体レーザの駆動方法
ないし装置は、2つ以上の複数の電極を有する分布帰還
半導体レーザなどの偏波変調レーザを、偏波面の異なる
2つの偏波モード間でスイッチさせて駆動する半導体レ
ーザの駆動方法ないし装置であって、前記複数の電極の
内の一部の電極に主たる変調信号電流を注入すると同時
に、残りの電極のうちの少なくとも一部の電極に、該主
たる変調信号に対して反転あるいは非反転の副たる変調
電流を注入することを特徴とする。
成するための本発明の偏波変調半導体レーザの駆動方法
ないし装置は、2つ以上の複数の電極を有する分布帰還
半導体レーザなどの偏波変調レーザを、偏波面の異なる
2つの偏波モード間でスイッチさせて駆動する半導体レ
ーザの駆動方法ないし装置であって、前記複数の電極の
内の一部の電極に主たる変調信号電流を注入すると同時
に、残りの電極のうちの少なくとも一部の電極に、該主
たる変調信号に対して反転あるいは非反転の副たる変調
電流を注入することを特徴とする。
【0007】主たる変調電流によって生じる発振波長の
変動を、副たる変調電流の注入によって生じる発振波長
の変動によって抑圧し、変調時のスペクトル線幅を低減
しながら偏波のスイッチングを起こさせるものである。
変動を、副たる変調電流の注入によって生じる発振波長
の変動によって抑圧し、変調時のスペクトル線幅を低減
しながら偏波のスイッチングを起こさせるものである。
【0008】副たる変調電流の注入によって発振波長の
変動を抑圧することについて、以下に述べる。変調電流
によって生じる発振波長の変動は、通常FSK変調とし
て利用されているものである。図3(a)に主たる変調
電流のみを印加し、副たる変調電流を注入しない場合の
FSK変調時の光スペクトルを示す。偏波変調のバイア
ス点から外れて偏波の切り替えの起こっていない状態で
の図である。短波長側のピークが非反転信号DATAの
1に対応し、長波長側のピークが信号DATAの0に対
応している。
変動を抑圧することについて、以下に述べる。変調電流
によって生じる発振波長の変動は、通常FSK変調とし
て利用されているものである。図3(a)に主たる変調
電流のみを印加し、副たる変調電流を注入しない場合の
FSK変調時の光スペクトルを示す。偏波変調のバイア
ス点から外れて偏波の切り替えの起こっていない状態で
の図である。短波長側のピークが非反転信号DATAの
1に対応し、長波長側のピークが信号DATAの0に対
応している。
【0009】図3(b)に、副たる変調電流として反転
信号DATA*だけを印加し、主たる変調信号を印加し
ない場合の光スペクトルを示す。長波長側のピークが反
転信号DATA*の1(すなわち非反転信号DATAの
0)に対応し、短波長側のピークが反転信号DATA*
の0に対応している。ここで主変調電流と副変調電流を
印加した場合、図3(c)に示す様に2つのピークが重
なった状態となり、もはやFSK信号として受信するこ
とはできない。このとき、この光信号の占有する波長帯
域は同程度の信号で変調したFSK信号の1/2程度ま
で低減している。
信号DATA*だけを印加し、主たる変調信号を印加し
ない場合の光スペクトルを示す。長波長側のピークが反
転信号DATA*の1(すなわち非反転信号DATAの
0)に対応し、短波長側のピークが反転信号DATA*
の0に対応している。ここで主変調電流と副変調電流を
印加した場合、図3(c)に示す様に2つのピークが重
なった状態となり、もはやFSK信号として受信するこ
とはできない。このとき、この光信号の占有する波長帯
域は同程度の信号で変調したFSK信号の1/2程度ま
で低減している。
【0010】以上の説明は、偏波のスイッチングするバ
イアス点を用いない場合のものであったが、DCバイア
スを変化させて偏波がスイッチングするバイアス点に設
定した場合には、主変調電流と副変調電流を印加したと
きに、およそ図3(c)の光スペクトルを維持したまま
の偏波スイッチングが得られる。
イアス点を用いない場合のものであったが、DCバイア
スを変化させて偏波がスイッチングするバイアス点に設
定した場合には、主変調電流と副変調電流を印加したと
きに、およそ図3(c)の光スペクトルを維持したまま
の偏波スイッチングが得られる。
【0011】素子の特性によっては(詳細は後述す
る)、副たる変調信号として非反転信号を用いたときに
短波長側がDATAの0となる図3(b)の特性が得ら
れる場合もある。
る)、副たる変調信号として非反転信号を用いたときに
短波長側がDATAの0となる図3(b)の特性が得ら
れる場合もある。
【0012】より具体的には、以下の様な形態が可能で
ある。第1には、主たる変調信号を注入する電極の直流
バイアスIm下での電流増加に対するレーザ発振波長の
変化率∂λ/∂Imと副たる変調信号を注入する電極の
直流バイアスIs下での電流増加に対するレーザ発振波
長の変化率∂λ/∂Isとが同符号のときに、副たる変
調信号として反転信号を用いたことを特徴とする。この
様に同符号のときは、主と副たる変調信号として互いに
反転した信号を用いることで、異なる領域でのレーザ発
振波長の変化に対する傾向が互いに相殺し合って、狭い
光スペクトルを維持したままの偏波スイッチングを得ら
れることになる。
ある。第1には、主たる変調信号を注入する電極の直流
バイアスIm下での電流増加に対するレーザ発振波長の
変化率∂λ/∂Imと副たる変調信号を注入する電極の
直流バイアスIs下での電流増加に対するレーザ発振波
長の変化率∂λ/∂Isとが同符号のときに、副たる変
調信号として反転信号を用いたことを特徴とする。この
様に同符号のときは、主と副たる変調信号として互いに
反転した信号を用いることで、異なる領域でのレーザ発
振波長の変化に対する傾向が互いに相殺し合って、狭い
光スペクトルを維持したままの偏波スイッチングを得ら
れることになる。
【0013】また、第2には、主たる変調信号を注入す
る電極の直流バイアスIm下での電流増加に対するレー
ザ発振波長の変化率∂λ/∂Imと副たる変調信号を注
入する電極の直流バイアスIs下での電流増加に対する
レーザ発振波長の変化率∂λ/∂Isとが異符号のとき
に、副たる変調信号として非反転信号を用いたことを特
徴とする。この様に異符号のときは、主と副たる変調信
号として互いに非反転の信号を用いることで、同じく、
異なる領域でのレーザ発振波長の変化に対する傾向が互
いに相殺し合って、狭い光スペクトルを維持したままの
偏波スイッチングを得られることになる。
る電極の直流バイアスIm下での電流増加に対するレー
ザ発振波長の変化率∂λ/∂Imと副たる変調信号を注
入する電極の直流バイアスIs下での電流増加に対する
レーザ発振波長の変化率∂λ/∂Isとが異符号のとき
に、副たる変調信号として非反転信号を用いたことを特
徴とする。この様に異符号のときは、主と副たる変調信
号として互いに非反転の信号を用いることで、同じく、
異なる領域でのレーザ発振波長の変化に対する傾向が互
いに相殺し合って、狭い光スペクトルを維持したままの
偏波スイッチングを得られることになる。
【0014】これらの形態により、変調時の波長シフト
をより効果的に低減する偏波変調レーザの駆動方法、駆
動装置が得られる。
をより効果的に低減する偏波変調レーザの駆動方法、駆
動装置が得られる。
【0015】レーザ発振波長の注入電流依存性は、Im
とIsそれぞれの値を直交座標軸として図4ないし図6
に示した様な等波長線図で表される。図4に示す様にI
mとIsのいずれに対しても電流の増加とともに波長が長
波長シフトする様なバイアス点では、副たる変調信号と
して反転信号を用いることで図3(b)の符号の反転し
たFSKスペクトルが得られる。―方、図6に示す様
に、Imに対して電流の増加とともに長波長シフト、Is
に対して電流の増加とともに短波長シフトとなるバイア
ス点では、副たる変調信号として非反転信号を用いて図
3(b)の様な主変調信号に対して符号の反転したFS
Kスペクトルが得られるのである。従って、上記の様
に、異なる領域でのレーザ発振波長の変化に対する傾向
が互いに相殺し合って、狭い光スペクトルを維持したま
まの偏波スイッチングを得られることになる。
とIsそれぞれの値を直交座標軸として図4ないし図6
に示した様な等波長線図で表される。図4に示す様にI
mとIsのいずれに対しても電流の増加とともに波長が長
波長シフトする様なバイアス点では、副たる変調信号と
して反転信号を用いることで図3(b)の符号の反転し
たFSKスペクトルが得られる。―方、図6に示す様
に、Imに対して電流の増加とともに長波長シフト、Is
に対して電流の増加とともに短波長シフトとなるバイア
ス点では、副たる変調信号として非反転信号を用いて図
3(b)の様な主変調信号に対して符号の反転したFS
Kスペクトルが得られるのである。従って、上記の様
に、異なる領域でのレーザ発振波長の変化に対する傾向
が互いに相殺し合って、狭い光スペクトルを維持したま
まの偏波スイッチングを得られることになる。
【0016】更には、主たる変調信号の振幅ΔImainと
副たる変調信号の振幅ΔIsubの間に ΔIsub=ΔImain×|∂λ/∂Im|/|∂λ/∂Is
|(||は絶対値記号) なる関係が成立するよう副たる変調信号を調整すること
を特徴とする。この様にすれば、異なる領域でのレーザ
発振波長の変化の程度が同程度で方向が逆方向となり両
者が相殺し合って、狭い光スペクトルを維持したままの
偏波スイッチングを得られることになる。すなわち、信
号の0,1に対応する2つのバイアス状態(Im,Is)
と(Im+△Im,Is+△Is)とが同じ等波長線(外挿
した部分を含む)の上にのることで、偏波変調に付随す
るFSK変調成分を抑圧するものである。これにより、
上記駆動方法、駆動装置の最適な調整の方法を実現でき
る。
副たる変調信号の振幅ΔIsubの間に ΔIsub=ΔImain×|∂λ/∂Im|/|∂λ/∂Is
|(||は絶対値記号) なる関係が成立するよう副たる変調信号を調整すること
を特徴とする。この様にすれば、異なる領域でのレーザ
発振波長の変化の程度が同程度で方向が逆方向となり両
者が相殺し合って、狭い光スペクトルを維持したままの
偏波スイッチングを得られることになる。すなわち、信
号の0,1に対応する2つのバイアス状態(Im,Is)
と(Im+△Im,Is+△Is)とが同じ等波長線(外挿
した部分を含む)の上にのることで、偏波変調に付随す
るFSK変調成分を抑圧するものである。これにより、
上記駆動方法、駆動装置の最適な調整の方法を実現でき
る。
【0017】
【発明の実施の形態】第1の実施例 本発明による第1の実施例を説明する。図2は、本実施
例で用いる半導体DFBレーザの共振器方向の断面図
で、201は基板となるn−InP、202はn−In
Pバッファ層、203は0.1μm厚のInGaAsP
下部光ガイド層(バンドギャップ波長1.17μm)、
204は井戸層が13nm厚のInGaAs(0.6%
伸張歪)、障壁層が10nm厚のInGaAsP(バン
ドギャップ波長1.17μm)からなる歪3重量子井戸
活性層、205は0.15μm厚のInGaAsP上部
光ガイド層(バンドギャップ波長1.17μm)であ
り、上部光ガイド層205には周期的ストライプないし
回折格子g(ピッチ241nm)を形成した後、p−I
nP上部クラッド層206で埋め込み、平坦化してい
る。更に、207はp−InGaAsコンタクト層、2
08、209はp−電極であるCr/Au層、210は
基板側電極であるAuGe/Au層である。p側電極お
よびp−InGaAs層207を除去した分離部211
によって2つのp−電極208、209は電気的に分離
している。導波路の横方向のキャリアと光の閉じ込め
は、リッジ型導波路を形成して行っている。各電極長は
390μmで、2つの領域から成る2電極素子の全素子
長は800μmである。
例で用いる半導体DFBレーザの共振器方向の断面図
で、201は基板となるn−InP、202はn−In
Pバッファ層、203は0.1μm厚のInGaAsP
下部光ガイド層(バンドギャップ波長1.17μm)、
204は井戸層が13nm厚のInGaAs(0.6%
伸張歪)、障壁層が10nm厚のInGaAsP(バン
ドギャップ波長1.17μm)からなる歪3重量子井戸
活性層、205は0.15μm厚のInGaAsP上部
光ガイド層(バンドギャップ波長1.17μm)であ
り、上部光ガイド層205には周期的ストライプないし
回折格子g(ピッチ241nm)を形成した後、p−I
nP上部クラッド層206で埋め込み、平坦化してい
る。更に、207はp−InGaAsコンタクト層、2
08、209はp−電極であるCr/Au層、210は
基板側電極であるAuGe/Au層である。p側電極お
よびp−InGaAs層207を除去した分離部211
によって2つのp−電極208、209は電気的に分離
している。導波路の横方向のキャリアと光の閉じ込め
は、リッジ型導波路を形成して行っている。各電極長は
390μmで、2つの領域から成る2電極素子の全素子
長は800μmである。
【0018】上記0.6%歪で井戸幅13nmの量子井
戸活性層204は、井戸内の重い正孔のエネルギー準位
と軽い正孔のエネルギー準位が概ね等しいために、TM
モードの光に対する利得がTEモードの光に対する利得
と近くなっていて、安定して偏波スイッチング現象の見
られる活性層構成となっている。外形的には図2のレー
ザは左右対称的になっているが、実際には構造(例え
ば、端面など)は2つの領域で微妙に異なり、動作につ
いては個々のデバイスで調整する必要がある。
戸活性層204は、井戸内の重い正孔のエネルギー準位
と軽い正孔のエネルギー準位が概ね等しいために、TM
モードの光に対する利得がTEモードの光に対する利得
と近くなっていて、安定して偏波スイッチング現象の見
られる活性層構成となっている。外形的には図2のレー
ザは左右対称的になっているが、実際には構造(例え
ば、端面など)は2つの領域で微妙に異なり、動作につ
いては個々のデバイスで調整する必要がある。
【0019】動作について説明すると、2つの領域への
不均一注入時には偏波スイッチングが起こり、回折格子
ピッチ241mに対応した1556nmのTMモード光
と1559nmのTEモード光の間でのスイッチングと
なっている。例えば、電極208にDCバイアス70m
A、電極209にDCバイアス28mAを印加した状態
で、電極208に振幅3mAのデジタル信号を重畳する
と、すでに述べた様にTE/TMのスイッチングが起き
た。
不均一注入時には偏波スイッチングが起こり、回折格子
ピッチ241mに対応した1556nmのTMモード光
と1559nmのTEモード光の間でのスイッチングと
なっている。例えば、電極208にDCバイアス70m
A、電極209にDCバイアス28mAを印加した状態
で、電極208に振幅3mAのデジタル信号を重畳する
と、すでに述べた様にTE/TMのスイッチングが起き
た。
【0020】図1の様な装置構成によって、電極208
に主たる変調電流ΔImを流し、電極209に補助的な
変調電流ΔIsを流した。変調信号源101からの信号
をパワーデバイダ102によって2つに分け、1つは、
減衰器111を介して、低域カットオフ周波数1kHz
のバイアスT103によってDC電源104の直流電流
Imと重畳させ、駆動電流Im+△Imとする。パワーデ
バイダのもう1つの出力は、利得1.0、カットオフ周
波数10GHzの反転広帯域ビデオバッファ105を通
した後に、減衰器112を介して、低域カットオフ周波
数1kHzのバイアスT106によってDC電源107
の直流電流Isと重畳させ、Is+△Isとする。これら
の非反転信号および反転信号をレーザ108の2つの電
極208、209に印加し、変調信号に応じたTE/T
M偏波の切り替えを行った。
に主たる変調電流ΔImを流し、電極209に補助的な
変調電流ΔIsを流した。変調信号源101からの信号
をパワーデバイダ102によって2つに分け、1つは、
減衰器111を介して、低域カットオフ周波数1kHz
のバイアスT103によってDC電源104の直流電流
Imと重畳させ、駆動電流Im+△Imとする。パワーデ
バイダのもう1つの出力は、利得1.0、カットオフ周
波数10GHzの反転広帯域ビデオバッファ105を通
した後に、減衰器112を介して、低域カットオフ周波
数1kHzのバイアスT106によってDC電源107
の直流電流Isと重畳させ、Is+△Isとする。これら
の非反転信号および反転信号をレーザ108の2つの電
極208、209に印加し、変調信号に応じたTE/T
M偏波の切り替えを行った。
【0021】本実施例では、片側電極に対する変調と比
較して、短波長側でOFFとなっている側での光強度
(図11のp2参照)が低減して、特に高密度波長多重
通信用光源として好ましい低チャープの光源となる。
較して、短波長側でOFFとなっている側での光強度
(図11のp2参照)が低減して、特に高密度波長多重
通信用光源として好ましい低チャープの光源となる。
【0022】本実施例においては、反転信号と非反転信
号の強度比は1:1としたが、低チャープとするために
好適な信号強度比については、素子、バイアス点ごとに
異なっており、以下の指針に従って設定するのが好まし
い。こうすれば、図から分かるように、偏波面スイッチ
ングに伴う波長シフトを小さくできる。
号の強度比は1:1としたが、低チャープとするために
好適な信号強度比については、素子、バイアス点ごとに
異なっており、以下の指針に従って設定するのが好まし
い。こうすれば、図から分かるように、偏波面スイッチ
ングに伴う波長シフトを小さくできる。
【0023】図4に、素子温度一定の条件下での本実施
例の素子の2つの電極のDCバイアスに対するレーザ発
振波長を示す(上記スイッチング点近傍である)。デジ
タル変調信号のマークに相当する(Im+△Im,Is+
△Is)と、スペースに相当する(Im,Is)とを結ぶ
直線が、図4の等波長線を異なる偏波モードの領域まで
外挿したものと平行になる様に上記信号強度比を設定す
るのがよい。
例の素子の2つの電極のDCバイアスに対するレーザ発
振波長を示す(上記スイッチング点近傍である)。デジ
タル変調信号のマークに相当する(Im+△Im,Is+
△Is)と、スペースに相当する(Im,Is)とを結ぶ
直線が、図4の等波長線を異なる偏波モードの領域まで
外挿したものと平行になる様に上記信号強度比を設定す
るのがよい。
【0024】ここで、上記図4の波長チューニング特性
はDCでのものである。DCから1MHz以下での電流
注入による波長シフトは熱によって屈折率を大きくする
効果が主に効き、一方、1MHz以上の変調時の波長シ
フトは注入キャリアによって屈折率を小さくする効果が
主に効くことが知られている。しかし、この変調周波数
依存性は2つのバイアス信号について共通に作用するの
で(すなわち、高速変調時では注入キャリアを増やせば
屈折率が小さくなり、注入キャリアを減らせば屈折率が
大きくなる現象は2つのバイアス信号について共通であ
ると共に、高速変調時と低速変調時とは注入キャリアの
屈折率に対する効果が逆になる点が異なるのみであるの
で)、DCでの特性に基づいて数Mb/s以上の高速変
調信号の振幅比を上記の様に設定することが有効であ
る。
はDCでのものである。DCから1MHz以下での電流
注入による波長シフトは熱によって屈折率を大きくする
効果が主に効き、一方、1MHz以上の変調時の波長シ
フトは注入キャリアによって屈折率を小さくする効果が
主に効くことが知られている。しかし、この変調周波数
依存性は2つのバイアス信号について共通に作用するの
で(すなわち、高速変調時では注入キャリアを増やせば
屈折率が小さくなり、注入キャリアを減らせば屈折率が
大きくなる現象は2つのバイアス信号について共通であ
ると共に、高速変調時と低速変調時とは注入キャリアの
屈折率に対する効果が逆になる点が異なるのみであるの
で)、DCでの特性に基づいて数Mb/s以上の高速変
調信号の振幅比を上記の様に設定することが有効であ
る。
【0025】この様にして、等波長線に概略平行な2点
間でのスイッチングとすることができ、スイッチングに
伴う波長シフトの影響を低減できる。
間でのスイッチングとすることができ、スイッチングに
伴う波長シフトの影響を低減できる。
【0026】第2の実施例 第1の実施例では、2つのDCバイアスIm、Isのいず
れを増加させても、波長が長波長シフトするという一般
的な場合について説明したが、このことは2電極DFB
構造の偏波変調レーザにおいて必ず実現されているもの
ではなく、極端な不均一条件のもとでは、一方のバイア
スの増加に対して長波長シフト、もう一方のバイアスの
増加に対して短波長シフトする場合もある。第2の実施
例として、この様な場合の変調方法を説明する。
れを増加させても、波長が長波長シフトするという一般
的な場合について説明したが、このことは2電極DFB
構造の偏波変調レーザにおいて必ず実現されているもの
ではなく、極端な不均一条件のもとでは、一方のバイア
スの増加に対して長波長シフト、もう一方のバイアスの
増加に対して短波長シフトする場合もある。第2の実施
例として、この様な場合の変調方法を説明する。
【0027】基本的な素子構造は第1の実施例と同様で
あるが、別の素子においてバイアス点としてImが70
mA、Isが10mAというところを選定したところ、
このバイアス点近傍で、図6に示す様に、TE、TMい
ずれのモードについてもImの増大につれて長波長シフ
ト、Isの増大につれて短波長シフトするという波長可
変特性が得られた。
あるが、別の素子においてバイアス点としてImが70
mA、Isが10mAというところを選定したところ、
このバイアス点近傍で、図6に示す様に、TE、TMい
ずれのモードについてもImの増大につれて長波長シフ
ト、Isの増大につれて短波長シフトするという波長可
変特性が得られた。
【0028】この様な素子に対しては、図5に示す様
に、電極508に主たる変調電流△Imを流し、電極5
09に補助的な変調電流△Isを流した。変調信号源5
01からの信号をパワーデバイダ502によって2つに
分け、いずれも、減衰器511、512を介して、低域
カットオフ周波数1kHzのバイアスT503、506
によってDC電源504、507の直流電流Im、Isと
重畳させ、駆動電流Im+△Im,Is+△Is(この場
合、△Im,△Isともに同符号)とした。そして、副た
る変調電流△Isの振幅は、主たる変調電流△Im,の振
幅の2倍とした。こうして、レーザ515の2つの電極
508、509の両方に非反転信号を印加し、変調信号
に応じたTE/TM偏波の切り替えを行った。
に、電極508に主たる変調電流△Imを流し、電極5
09に補助的な変調電流△Isを流した。変調信号源5
01からの信号をパワーデバイダ502によって2つに
分け、いずれも、減衰器511、512を介して、低域
カットオフ周波数1kHzのバイアスT503、506
によってDC電源504、507の直流電流Im、Isと
重畳させ、駆動電流Im+△Im,Is+△Is(この場
合、△Im,△Isともに同符号)とした。そして、副た
る変調電流△Isの振幅は、主たる変調電流△Im,の振
幅の2倍とした。こうして、レーザ515の2つの電極
508、509の両方に非反転信号を印加し、変調信号
に応じたTE/TM偏波の切り替えを行った。
【0029】本実施例においても、マークの点(Im+
△Im,Is+△Is)と、スペースの点(Im,Is)と
を結ぶ直線が等波長線(この場合は、TMモード領域の
もの)とほぼ平行である様に変調信号の振幅比を設定す
ることが好ましい(この為に、図6から分かるように、
△Isの振幅/△Im,の振幅=2とした)。この場合、
TE/TM偏波の切り替え光に対して、線幅がより狭く
て安定しているTMモードを信号として選択するのがよ
い。
△Im,Is+△Is)と、スペースの点(Im,Is)と
を結ぶ直線が等波長線(この場合は、TMモード領域の
もの)とほぼ平行である様に変調信号の振幅比を設定す
ることが好ましい(この為に、図6から分かるように、
△Isの振幅/△Im,の振幅=2とした)。この場合、
TE/TM偏波の切り替え光に対して、線幅がより狭く
て安定しているTMモードを信号として選択するのがよ
い。
【0030】第3の実施例 本発明による光通信用光源の駆動方法を用いて、光伝送
を行なった実施例を図7にそって説明する。
を行なった実施例を図7にそって説明する。
【0031】701は、本発明の駆動方法によって信号
伝送を行なう光通信用光源である。本発明の偏波変調で
は通常の直接強度変調で問題になる様なチャーピングが
非常に小さいので、この光源装置を用いた場合、波長の
利用効率の高い波長多重が可能である。
伝送を行なう光通信用光源である。本発明の偏波変調で
は通常の直接強度変調で問題になる様なチャーピングが
非常に小さいので、この光源装置を用いた場合、波長の
利用効率の高い波長多重が可能である。
【0032】偏波変調されたこの光源701から出射さ
れた光を、偏光子705を介してシングルモードファイ
バ702に結合させ伝送する。偏光子705は、光源の
TMモード光のみを透過させる。光ファイバ702を伝
送した信号光は、受信装置において、光フィルタ703
によって所望の波長の光を選択分波され、光検出器70
4によってアナログ信号が復調される。ここでフィルタ
としてはチューナブルファイバファブリペロフィルタを
用いた。
れた光を、偏光子705を介してシングルモードファイ
バ702に結合させ伝送する。偏光子705は、光源の
TMモード光のみを透過させる。光ファイバ702を伝
送した信号光は、受信装置において、光フィルタ703
によって所望の波長の光を選択分波され、光検出器70
4によってアナログ信号が復調される。ここでフィルタ
としてはチューナブルファイバファブリペロフィルタを
用いた。
【0033】ここでは、光源と受信装置を1つずつしか
記載していないが、光カプラなどで幾つかの光源あるい
は受信装置をつなげて伝送してもよい。
記載していないが、光カプラなどで幾つかの光源あるい
は受信装置をつなげて伝送してもよい。
【0034】第4の実施例 図8に、本発明による半導体レーザを波長多重光LAN
システムに応用する場合の各端末に接続される光−電気
変換部(ノード)の構成例を示し、図9、図10にその
ノード801を用いた光LANシステムの構成例を示
す。
システムに応用する場合の各端末に接続される光−電気
変換部(ノード)の構成例を示し、図9、図10にその
ノード801を用いた光LANシステムの構成例を示
す。
【0035】外部に接続された光ファイバ800を媒体
として光信号がノード801に取り込まれ、分岐部80
2によりその一部が波長可変光フィルタ等を備えた受信
装置803に入射する。この受信装置803により所望
の波長の光信号だけ取り出して信号検波を行う。一方、
ノード801から光信号を送信する場合には、上記実施
例の半導体レーザ装置804を信号に従って制御回路で
適当な方法で駆動し、偏波変調して、偏光板805(こ
れにより偏波変調信号が振幅強度変調信号に変換され
る)を通して(更にアイソレータを入れてもよい)出力
光を合流部806を介して光伝送路800に入射せしめ
る。また、半導体レーザ及び波長可変光フィルタを2つ
以上の複数設けて、波長可変範囲を広げることもでき
る。光LANシステムのネットワークとして、図9に示
すものはバス型であり、AおよびBの方向にノード90
1〜905を接続しネットワーク化された多数の端末及
びセンタ911〜915を設置することができる。ただ
し、多数のノード901〜905を接続するためには、
光の減衰を補償するために光増幅器を伝送路900上に
直列に配することが必要となる。また、各端末911〜
915にノード901〜905を2つ接続し伝送路を2
本にすることでDQDB方式による双方向の伝送が可能
となる。また、ネットワークの方式として、図9のAと
Bをつなげたループ型(図10に示す)やスター型ある
いはそれらを複合した形態等のものでもよい。
として光信号がノード801に取り込まれ、分岐部80
2によりその一部が波長可変光フィルタ等を備えた受信
装置803に入射する。この受信装置803により所望
の波長の光信号だけ取り出して信号検波を行う。一方、
ノード801から光信号を送信する場合には、上記実施
例の半導体レーザ装置804を信号に従って制御回路で
適当な方法で駆動し、偏波変調して、偏光板805(こ
れにより偏波変調信号が振幅強度変調信号に変換され
る)を通して(更にアイソレータを入れてもよい)出力
光を合流部806を介して光伝送路800に入射せしめ
る。また、半導体レーザ及び波長可変光フィルタを2つ
以上の複数設けて、波長可変範囲を広げることもでき
る。光LANシステムのネットワークとして、図9に示
すものはバス型であり、AおよびBの方向にノード90
1〜905を接続しネットワーク化された多数の端末及
びセンタ911〜915を設置することができる。ただ
し、多数のノード901〜905を接続するためには、
光の減衰を補償するために光増幅器を伝送路900上に
直列に配することが必要となる。また、各端末911〜
915にノード901〜905を2つ接続し伝送路を2
本にすることでDQDB方式による双方向の伝送が可能
となる。また、ネットワークの方式として、図9のAと
Bをつなげたループ型(図10に示す)やスター型ある
いはそれらを複合した形態等のものでもよい。
【0036】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、変
調電流に伴う波長シフトの影響を抑えた偏波変調レーザ
の駆動方法、駆動装置を実現することができた。
調電流に伴う波長シフトの影響を抑えた偏波変調レーザ
の駆動方法、駆動装置を実現することができた。
【0037】また、より具体的な形態によれば、上記駆
動方法の適用の指針を得る事ができ、上記駆動方法にお
ける最適値を知ることができた。
動方法の適用の指針を得る事ができ、上記駆動方法にお
ける最適値を知ることができた。
【図1】図1は本発明による第1の実施例の駆動方法、
駆動装置を説明するブロック図である。
駆動装置を説明するブロック図である。
【図2】図2は本発明による駆動方法を適用する分布帰
還型半導体レーザの構成を示す共振器方向の断面図であ
る。
還型半導体レーザの構成を示す共振器方向の断面図であ
る。
【図3】図3はFSK変調された光信号の光スペクトル
を説明する図である。
を説明する図である。
【図4】図4は本発明による第1の実施例の駆動方法を
適用する分布帰還型半導体レーザの波長可変特性と偏波
のスイッチの様子を示す図である。
適用する分布帰還型半導体レーザの波長可変特性と偏波
のスイッチの様子を示す図である。
【図5】図5は本発明による第2の実施例の駆動方法、
駆動装置を説明するブロック図である。
駆動装置を説明するブロック図である。
【図6】図6は本発明による第2の実施例の駆動方法を
適用する分布帰還型半導体レーザの波長可変特性と偏波
のスイッチの様子を示す図である。
適用する分布帰還型半導体レーザの波長可変特性と偏波
のスイッチの様子を示す図である。
【図7】図7は本発明による光伝送装置を示す図であ
る。
る。
【図8】図8は本発明の半導体光源装置を搭載した光ノ
ードを示す図である。
ードを示す図である。
【図9】図9は本発明を波長分割多重光伝送ネットワー
クに適用したときの説明図である。
クに適用したときの説明図である。
【図10】図10は本発明を他の波長分割多重光伝送ネ
ットワークに適用したときの説明図である。
ットワークに適用したときの説明図である。
【図11】図11は従来の駆動方法による偏波変調を示
す光スペクトル図である。
す光スペクトル図である。
101,501 信号源 102,502 パワーデバイダ 103,106,503,506 バイアスT 104,107,504,507 直流電流源 108,515 偏波変調レーザ 201 n−InP基板 202 n−InPバッファ層 203 n−InGaAsP光ガイド層 204 多重量子井戸活性層 205 p−InGaAsP光ガイド層 206 p−InPクラッド層 207 p−InGaASコンタクト層 208,508 p−電極(主たる変調電流を加える
電極) 209,509 p−電極(副たる変調電流を加える
電極) 210 n−電極 211 分離溝 701,804 本発明の半導体光源装置 702,800,900 光伝送路 703 光フィルタ 704 光検出器 705,805 偏光子 801,901〜906 ノード 802 分岐部 803 受信器 806 合流部 911〜916 端末
電極) 209,509 p−電極(副たる変調電流を加える
電極) 210 n−電極 211 分離溝 701,804 本発明の半導体光源装置 702,800,900 光伝送路 703 光フィルタ 704 光検出器 705,805 偏光子 801,901〜906 ノード 802 分岐部 803 受信器 806 合流部 911〜916 端末
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04B 10/06
Claims (9)
- 【請求項1】2つ以上の複数の電極を有する偏波変調半
導体レーザを、偏波面の異なる2つの偏波モード間でス
イッチさせて駆動する半導体レーザの駆動方法であっ
て、前記複数の電極の内の一部の電極に主たる変調信号
電流を注入すると同時に、残りの電極のうちの少なくと
も一部の電極に、該主たる変調信号に対して反転あるい
は非反転の副たる変調電流を注入することを特徴とする
偏波変調半導体レーザの駆動方法。 - 【請求項2】前記偏波変調半導体レーザは、TMモード
の光に対する利得がTEモードの光に対する利得と近く
なっている活性層を有する分布帰還型半導体レーザであ
ることを特徴とする請求項1記載の偏波変調半導体レー
ザの駆動方法。 - 【請求項3】主たる変調信号を注入する電極の直流バイ
アスIm下での電流増加に対するレーザ発振波長の変化
率∂λ/∂Imと副たる変調信号を注入する電極の直流
バイアスIs下での電流増加に対するレーザ発振波長の
変化率∂λ/∂Isとが同符号のとき、副たる変調信号
として反転信号を用いることを特徴とする請求項1また
は2記載の偏波変調半導体レーザの駆動方法。 - 【請求項4】主たる変調信号を注入する電極の直流バイ
アスIm下での電流増加に対するレーザ発振波長の変化
率∂λ/∂Imと副たる変調信号を注入する電極の直流
バイアスIs下での電流増加に対するレーザ発振波長の
変化率∂λ/∂Isとが異符号のとき、副たる変調信号
として非反転信号を用いることを特徴とする請求項1ま
たは2記載の偏波変調半導体レーザの駆動方法。 - 【請求項5】主たる変調信号の振幅ΔImainと副たる変
調信号の振幅ΔIsubの間に ΔIsub=ΔImain×|∂λ/∂Im|/|∂λ/∂Is
| なる関係が成立するよう副たる変調信号を調整すること
を特徴とする請求項3または4記載の偏波変調半導体レ
ーザの駆動方法。 - 【請求項6】2つ以上の複数の電極を有する偏波変調半
導体レーザを、偏波面の異なる2つの偏波モード間でス
イッチさせて駆動する半導体レーザの駆動装置であっ
て、前記複数の電極の内の一部の電極に主たる変調信号
電流を注入する手段と、残りの電極のうちの少なくとも
一部の電極に、該主たる変調信号に対して反転あるいは
非反転の副たる変調電流を注入する手段を有することを
特徴とする偏波変調半導体レーザの駆動装置。 - 【請求項7】変調信号源からの信号をパワーデバイダに
よって2つに分け、1つは直流電流と重畳させて前記複
数の電極の内の一部の電極に注入し、パワーデバイダの
もう1つの出力は、反転させてあるいは非反転のまま別
の直流電流と重畳させて前記残りの電極のうちの少なく
とも一部の電極に注入することを特徴とする請求項6記
載の偏波変調半導体レーザの駆動装置。 - 【請求項8】光ファイバを通じて光信号を伝送する光通
信方法であって、請求項1乃至5の何れかに記載の偏波
変調半導体レーザの駆動方法によって得た2つの偏波モ
ードの内いずれかを選択的に取り出したものを送信光と
して光ファイバで伝送し、受信側で該送信光を直接検波
することによって受信することを特徴とする光通信方
法。 - 【請求項9】互いに異なる波長の光を出射する複数の半
導体レーザそれぞれを請求項1乃至5の何れかに記載の
偏波変調半導体レーザの駆動方法で駆動し、光ファイバ
中を波長多重伝送させ、受信側で該波長多重された光信
号の中から所望の波長の光のみを波長選択手段で取り出
して受信することを特徴とする光通信方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10165999A JPH11346022A (ja) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | 偏波変調半導体レーザの駆動方法、駆動装置と光通信方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10165999A JPH11346022A (ja) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | 偏波変調半導体レーザの駆動方法、駆動装置と光通信方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11346022A true JPH11346022A (ja) | 1999-12-14 |
Family
ID=15823006
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10165999A Pending JPH11346022A (ja) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | 偏波変調半導体レーザの駆動方法、駆動装置と光通信方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11346022A (ja) |
-
1998
- 1998-05-29 JP JP10165999A patent/JPH11346022A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3387746B2 (ja) | 屈曲チャンネルストライプの偏波変調可能な半導体レーザ | |
JP3303515B2 (ja) | 光通信方式及びそれを用いた光通信システム | |
JP3323725B2 (ja) | 偏波変調レーザ、その駆動方法及びそれを用いた光通信システム | |
JP3210159B2 (ja) | 半導体レーザ、光源装置、光通信システム及び光通信方法 | |
JP3244976B2 (ja) | 半導体レーザの駆動方法及び半導体レーザ装置及び光通信方法及びノード及び光通信システム | |
Lee et al. | Wavelength-tunable and single-frequency semiconductor lasers for photonic communications networks | |
US6252895B1 (en) | Distributed feedback semiconductor laser in which light intensity distributions differ in different polarization modes, and driving method therefor | |
JP2001127377A (ja) | 光送信装置および光伝送装置 | |
US6678479B1 (en) | Semiconductor electro-absorption optical modulator integrated light emission element light emission element module and optical transmission system | |
US6526075B2 (en) | Method for driving a semiconductor light source device for transmitting a signal | |
JPH11233898A (ja) | 分布帰還型半導体レーザとその駆動方法 | |
WO2019235235A1 (ja) | 光送信機および多波長光送信機 | |
JP7107180B2 (ja) | 多波長光送信機 | |
US20240047941A1 (en) | Wavelength Tunable Optical Transmitter | |
JP2986604B2 (ja) | 半導体光フィルタ、その選択波長の制御方法及びそれを用いた光通信システム | |
JP3246703B2 (ja) | 偏波変調可能な半導体レーザおよびこれを用いた光通信方式 | |
JPH11346022A (ja) | 偏波変調半導体レーザの駆動方法、駆動装置と光通信方法 | |
Nasu et al. | 25 GHz-spacing wavelength monitor integrated DFB laser module using standard 14-pin butterfly package | |
JPH07307527A (ja) | 光半導体装置、光通信用光源の駆動方法、それを用いた光通信方式、及び光通信システム | |
Shahin et al. | Demonstration of 80 Gbps NRZ-OOK Electro-Absorption Modulation of InP-on-Si DFB Laser Diodes | |
Johnson et al. | 10 Gb/s transmission using an electroabsorption-modulated distributed Bragg reflector laser with integrated semiconductor optical amplifier | |
JP2019057541A (ja) | 半導体光集積素子 | |
JP2018206901A (ja) | 光送信機 | |
JP3450573B2 (ja) | 半導体レーザ装置、その駆動方法及びそれを用いた光通信システム | |
JP3303653B2 (ja) | 半導体レーザ装置、その駆動方法及びそれを用いた光通信システム |